Đặc điểm phân bố các khoáng vật quặng trong sa khoáng ven bờ biển tỉnh Thừa Thiên Huế và ảnh hưởng của chúng đến việc lựa chọn mạng lưới các công trình thăm dò

T¹p chÝ KHKT Má - §Þa chÊt, sè 37, 01/2012, tr.13-22<br /> <br /> ĐỊA CHẤT - KHOÁNG SẢN & MÔI TRƯỜNG (trang 13-28)<br /> ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ CÁC KHOÁNG VẬT QUẶNG TRONG SA KHOÁNG<br /> VEN BỜ BIỂN TỈNH THỪA THIÊN HUẾ VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA CHÚNG<br /> ĐẾN VIỆC LỰA CHỌN MẠNG LƯỚI CÁC CÔNG TRÌNH THĂM DÒ<br /> NGUYỄN TIẾN DŨNG, TRẦN THỊ VÂN ANH, Trường Đại học Mỏ - Địa chất<br /> <br /> Tóm tắt: Thừa Thiên Huế là một trong số các tỉnh ven biển của Việt Nam có tiềm năng lớn<br /> về quặng sa khoáng, được thành tạo trong các trầm tích hỗn hợp biển gió tuổi Holocen<br /> giữa-muộn và phân bố khá tập trung dọc bờ biển tỉnh Thừa Thiên Huế [3]. Mặc dù đã được<br /> nhiều nhà địa chất quan tâm, tuy nhiên việc nghiên cứu làm rõ đặc điểm các khoáng vật sa<br /> khoáng cũng như phân bố của chúng trong mối quan hệ không gian giữa chúng với nhau<br /> làm cơ sở cho việc nghiên cứu, đánh giá về chất lượng, khả năng khai thác, tuyển quặng<br /> nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng. Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu và tổng hợp tài liệu<br /> [2,3,6], bài báo giới thiệu về đặc điểm các khoáng vật và sự phân bố của chúng trong các<br /> thành tạo sa khoáng ven biển tỉnh Thừa Thiên Huế, đồng thời đề xuất mạng lưới và các<br /> công trình thăm dò để đánh giá chất lượng và trữ lượng quặng sa khoáng tổng hợp. Kết quả<br /> nghiên cứu là cơ sở định hướng cho công tác thăm dò, khai thác và tuyển quặng sa khoáng<br /> nói chung và sa khoáng ven biển Thừa Thiên Huế nói riêng.<br /> vật hữu ích trong sa khoáng tổng hợp ven biển<br /> 1. Đặt vấn đề<br /> Đặc điểm phân bố và mối quan hệ giữa các Thừa Thiên Huế: chiều dày thân quặng, đặc<br /> khoáng vật quặng trong sa khoáng ven biển là điểm và hàm lượng các khoáng vật quặng chủ<br /> những nhân tố rất quan trọng ảnh hưởng trực yếu: ilmenit, zircon, rutil, leucocen, anatas.<br /> tiếp tới việc đánh giá tiềm năng tài nguyên- trữ Trên cơ sở đó đề xuất mạng lưới các công trình<br /> lượng của mỏ, đồng thời các thông số này cũng thăm dò phù hợp với đặc điểm biến đổi về hình<br /> có vai trò quyết định đến giá trị thu hồi tổng thái và kích thước cũng như mức độ biến đổi về<br /> hợp của toàn bộ mỏ. Đặc điểm biến đổi chiều thành phần các khoáng vật quặng sa khoáng.<br /> dày thân quặng, hàm lượng thành phần các 2. Đặc điểm địa chất khu vực nghiên cứu<br /> khoáng vật hữu ích và quy luật phân bố của các 2.1. Vị trí địa lý tự nhiên<br /> khoáng vật này còn có một ý nghĩa quan trọng<br /> Quặng sa khoáng ven biển tỉnh Thừa Thiên<br /> trong việc lựa chọn hệ thống mạng lưới các Huế phân bố chủ yếu trong các thành tạo trầm<br /> công trình thăm dò, phương pháp đánh giá kinh tích hỗn hợp biển, biển gió tuổi Holocen giữatế địa chất mỏ cũng như lựa chọn công nghệ muộn, kéo dài dọc ven bờ biển từ Giáp Tây<br /> khai thác mỏ. Chính vì vậy, việc nghiên cứu (huyện Phong Điền) đến Bắc Đèo Hải Vân<br /> làm sáng tỏ đặc điểm phân bố, thành phần các (huyện Phú Lộc) nằm gần sát đường bờ biển<br /> khoáng vật quặng trong mỏ sa khoáng tổng hợp với địa hình đặc trưng là các đụn cát, bãi cát,<br /> luôn được các nhà địa chất hết sức quan tâm.<br /> cồn cát ven biển, có độ cao tuyệt đối từ 2÷50m,<br /> Trên cơ sở tổng hợp các tài liệu nghiên cứu<br /> chiều rộng 0,5÷1,5km, chiều dài đến hàng chục<br /> về đặc điểm địa chất, hình thái, kích thước thế<br /> km. Hiện nay kiểu thành tạo này luôn bị gió làm<br /> nằm, công nghệ khai thác và tuyển quặng sa<br /> khoáng ven biển tỉnh Thừa Thiên Huế [2], đặc di chuyển và thay đổi về hình dạng [3,4,5].<br /> biệt là các kết quả thi công các công trình Thành phần đặc trưng của trầm tích hỗn hợp<br /> khoan, lấy và phân tích mẫu được tác giả biển-gió Holocen nêu trên là cát thạch anh hạt<br /> nghiên cứu [2,3], bài báo trình bày về đặc điểm nhỏ đến vừa màu trắng, vàng nhạt, phân lớp<br /> thành phần các khoáng vật quặng, quy luật phân xiên chứa quặng titan-zircon sa khoáng khá<br /> bố không gian và mối quan hệ giữa các khoáng giàu (Ảnh 2). Bề dày trầm tích 5÷30 m.<br /> 13<br /> <br /> 2.2. Đặc điểm địa chất khu vực ven biển Thừa<br /> Thiên Huế<br /> Theo tài liệu đo vẽ bản đồ địa chất tỷ lệ<br /> 1: 50.000 nhóm tờ Huế của Phạm Huy Thông<br /> [6] và các tài liệu mới khảo sát [2] cho thấy khu<br /> vực nghiên cứu chủ yếu là các thành tạo trầm<br /> tích hệ Đệ tứ phân bố thành dải khá rộng chạy<br /> dọc ven bờ biển có tuổi Holocen được xếp vào<br /> hệ tầng Phú Bài (Q21-2pb), các thành tạo nguồn<br /> gốc hỗn hợp biển gió (mvQ22-3) hoặc sông biển<br /> (amQ23) và được mô tả theo thứ tự từ dưới lên<br /> như sau:<br /> Thống Holocen, phụ Thống dưới - giữa<br /> Hệ tầng Phú Bài (Q21-2 pb)<br /> <br /> Các thành tạo trầm tích hệ tầng Phú Bài<br /> không lộ ra trên bề mặt địa hình mà chỉ gặp<br /> trong các lỗ khoan ở độ sâu từ 6,0m đến trên<br /> 33,0m. Dựa vào đặc điểm trầm tích, vị trí phân<br /> bố, các thành tạo hệ tầng Phú Bài được chia<br /> thành hai tập:<br /> - Tập dưới (Q21-2pb1): Bao gồm chủ yếu là<br /> các thành tạo nguồn gốc trầm tích biển<br /> (mQ21-2 pb1), từ dưới lên gồm cát hạt nhỏ đến<br /> trung màu xám, xám trắng phớt vàng nằm phủ<br /> trực tiếp lên trên lớp cát hạt nhỏ lẫn ít vảy mica,<br /> chuyển dần lên trên chủ yếu là cát màu xám<br /> trắng, hạt nhỏ đến trung, chứa rất ít khoáng vật<br /> nặng màu đen. Chiều dày trầm tích khá ổn định<br /> lớn hơn 14m.<br /> - Tập trên (Q21-2 pb2): Các thành tạo thuộc<br /> tập trên, hệ tầng Phú Bài chủ yếu là các trầm<br /> tích nguồn gốc biển, biển gió (mvQ21-2 pb2).<br /> Thành phần đặc trưng là cát thạch anh màu<br /> trắng, xám trắng, độ mài tròn và chọn lọc tốt.<br /> Chiều dày tập trên khá ổn định thay đổi 5 đến<br /> 10m.<br /> Thống Holocen, phụ Thống giữa - trên<br /> - Trầm tích biển gió (mvQ22-3): Các thành<br /> tạo trầm tích hỗn hợp biển gió phân bố bao trùm<br /> gần toàn bộ diện tích vùng nghiên cứu tạo thành<br /> các dải cát với chiều rộng từ 800m đến trên<br /> 1000m, chúng tạo thành các dải và cồn cát phân<br /> bố trên địa hình nổi cao với bề mặt không bằng<br /> phẳng. Thành phần đặc trưng là cát thạch anh<br /> hạt nhỏ đến trung, màu vàng thẫm, vàng nâu,<br /> trên mặt mầu xám vàng chứa nhiều khoáng vật<br /> quặng màu đen. Hạt quặng có kích thước nhỏ,<br /> tròn. Tầng trầm tích này có chứa quặng sa<br /> 14<br /> <br /> khoáng titan và các khoáng vật hữu ích đi kèm<br /> với hàm lượng khá giàu.<br /> Chiều dày của tập biến đổi rất lớn, từ<br /> 2÷15m.<br /> Thống Holocen, phụ Thống trên<br /> - Trầm tích sông biển (amQ23): Trầm tích<br /> sông biển tuổi Holocen muộn phát triển dọc<br /> phía Tây bờ biển hiện đại (giáp Phá Tam<br /> Giang), thường chịu tác động của sóng, thủy<br /> triều và các dòng bồi tích dọc bờ phá Tam<br /> Giang. Thành phần gồm sét, bột sét, cát pha sét.<br /> Các thành tạo này có chứa sa khoáng titan,<br /> zircon với hàm lượng nghèo không có giá trị<br /> công nghiệp. Chiều dày trầm tích từ 3÷10m.<br /> 2.3. Đặc điểm địa mạo<br /> Vùng nghiên cứu có đặc điểm địa mạo<br /> không phức tạp. Dựa vào quan điểm nguồn gốc<br /> hình thái có thể xếp khu vực nghiên cứu chủ<br /> yếu thuộc dạng địa hình tích tụ với nguồn gốc:<br /> tích tụ sông biển, biển và biển gió.<br /> * Địa hình tích tụ sông, biển: Địa hình tích<br /> tụ sông biển chiếm diện tích nhỏ và phân bố<br /> thành dải ở phía Tây - dọc phá Tam Giang<br /> chúng tạo thành dải hẹp kéo dài theo phương<br /> Tây Bắc- Đông Nam. Địa hình này có ranh giới<br /> khá rõ ràng với các kiểu địa hình khác. Chúng<br /> được thành tạo do các dòng sông, suối vận<br /> chuyển vật liệu từ phía Tây đổ ra. Độ cao phân<br /> bố các dạng địa hình này từ 5 ÷15m.<br /> Trong các thành tạo của địa hình này<br /> thường chứa rất ít khoáng vật nặng.<br /> * Địa hình tích tụ biển và biển gió: Địa<br /> hình tích tụ biển và biển gió phân bố và chiếm<br /> hầu hết diện tích vùng nghiên cứu. Dựa vào đặc<br /> điểm và vị trí thành tạo chia ra:<br /> + Địa hình thành tạo do sóng: Địa hình này<br /> tạo thành dải hẹp ở phía Đông các bãi cát chứa<br /> sa khoáng. Ranh giới ngoài là mực nước biển<br /> hiện tại, ranh giới trong là đường sóng triều cao<br /> nhất, chúng phát triển liên tục dọc bờ biển. Dựa<br /> vào độ cao chia ra: Bãi triều thấp và bãi triều<br /> cao.<br /> Bãi triều có chiều rộng từ 30÷100m, chạy<br /> dọc theo mép nước. Bề mặt bãi triều dốc thoải<br /> ra biển với góc dốc 10÷150 (bãi triều thấp), góc<br /> dốc 5÷70 (bãi triều cao). Bãi triều thấp và bãi<br /> triều cao luôn luôn thay đổi do tác động của<br /> <br /> sóng vỗ bờ. Trong các thành tạo bãi triều có<br /> chứa các khoáng vật nặng, song rất nghèo.<br /> + Địa hình tích tụ biển gió: Địa hình tích tụ<br /> biển gió tạo nên bãi cát với các cồn cát di động<br /> và cố định.<br /> Cồn cát di động phân bố thành dải hẹp dọc<br /> bờ biển. Cồn cát tích tụ ban đầu do sóng biển,<br /> sau đó cát khô chúng lại bị tác động của gió.<br /> Sườn hướng gió và đỉnh hạt thô hơn sườn khuất<br /> gió. Thành phần chủ yếu của cồn cát di động là<br /> cát thạch anh màu vàng nhạt, vàng. Hàm lượng<br /> khoáng vật nặng nhìn chung nghèo hơn cồn cát<br /> cố định. Thảm thực vật hầu như không có. Cồn<br /> <br /> Ảnh 1. Trầm tích hỗn hợp biển-gió<br /> Holocen trung ở Quảng Lợi<br /> 3. Đặc điểm phân bố và mối quan hệ giữa các<br /> khoáng vật quặng trong sa khoáng ven biển<br /> Thừa Thiên Huế<br /> 3.1. Đặc điểm thành phần các khoáng vật<br /> quặng chủ yếu<br /> Sa khoáng titan - zircon ven biển nói chung<br /> và ở khu vực ven biển Thừa Thiên Huế nói<br /> riêng đều được thành tạo trong điều kiện trầm<br /> tích biển hoặc biển gió nên thành phần khoáng<br /> vật tương đối đơn giản và có độ chọn lọc tốt.<br /> Do các điều kiện thành tạo cũng như nguồn<br /> cung cấp có những nét riêng nên thành phần và<br /> đặc điểm khoáng vật sa khoáng cũng khác nhau.<br /> Theo kết quả phân tích mẫu trọng sa cho thấy<br /> thành phần các khoáng vật trong sa khoáng như<br /> sau:<br /> - Nhóm từ cảm: Hầu như không gặp các<br /> khoáng vật thuộc nhóm này ở trong tất cả các<br /> mẫu phân tích trọng sa.<br /> <br /> cát di động vẫn đang di chuyển về phía Tây<br /> Bắc, khi có gió mùa Đông Nam và di chuyển về<br /> phía Tây Nam, khi có gió mùa Đông Bắc.<br /> Cồn cát cố định phân bố chủ yếu ở phía<br /> Tây. Độ cao cồn cát dao động từ 15÷20m có khi<br /> đến trên 30m. Trên bề mặt có thảm thực vật tự<br /> nhiên hay nhân tạo che phủ, ngăn cản sự di<br /> chuyển của cát. Thành phần chủ yếu là cát<br /> thạch anh vàng nhạt đôi khi vàng nâu. Trong<br /> chúng chứa khoáng vật nặng hữu ích với hàm<br /> lượng khác nhau, nhiều nơi đạt hàm lượng công<br /> nghiệp.<br /> <br /> Ảnh 2. Trầm tích hỗn hợp biển-gió<br /> mvQ23 ở Quảng Ngạn<br /> - Nhóm điện từ: Chủ yếu là ilmenit, ngoài<br /> ra còn có turmalin, amphibol, xfen, limonit,<br /> granat, stavrolit, epidot, monazit...<br /> - Nhóm không điện từ nặng: Chủ yếu là<br /> zircon, ít hơn là rutil, silimanit, anatas,<br /> leucocen,...<br /> - Nhóm không điện từ nhẹ: Chủ yếu có<br /> thạch anh, ít hơn là turmalin, sét -clorit.<br /> Trong số các khoáng vật kể trên, các<br /> khoáng vật hữu ích có chứa trong sa khoáng<br /> phải kể đến bao gồm: Ilmenit, zircon, rutil,<br /> anatas, leucocen và monazit.<br /> Dưới đây là phần mô tả đặc điểm một số<br /> khoáng vật hữu ích chủ yếu có trong sa khoáng<br /> ven biển Thừa Thiên Huế:<br /> Ilmenit (FeTiO3): Ilmenit là khoáng vật<br /> hữu ích chủ yếu trong quặng sa khoáng ven<br /> biển Thừa Thiên Huế, chiếm tới 52,8÷78,9%<br /> tổng các khoáng vật quặng. Hầu hết ilmenit tồn<br /> tại ở dạng hạt khá tròn cạnh, độ mài tròn hạng<br /> 15<br /> <br /> III (K = 50÷75%), chỉ còn giữ lại dấu vết ban<br /> đầu. Ilmenit có màu đen ánh bán kim bị<br /> leucocen hoá yếu. Kích thước hạt đa phần tập<br /> trung ở cỡ hạt